论文摘要
分析了高超声速飞行器的飞行特性,并对某一通用高超声速纵向数学模型进行气动参数、平衡点和特征值的分析,掌握和了解高超声速飞行器纵向运动模态的气动特性和飞行特点;采用反馈线性化方法将高超声速飞行器非线性纵向模型进行精确线性化处理,并以此为基础,设计出动态逆控制系统,该系统具有良好的非线性解耦控制能力,同时具有确保系统的稳定性能;针对高超声速飞行器的高精度高带宽进行研究,设计出了以最优控制器作为辅助控制器的动态逆控制系统,该系统以动态控制作为内环,而以最优控制作为外环。动态逆控制用于解除高超声速飞行器输入输出的非线性耦合,而最优控制用于提高系统的带宽与精度,为了选取恰当的最优控制参数,利用遗传算法根据适应度函数进行迭代寻优,找出能提高系统带宽与精度的参数,改善了系统的品质;针对高超声速飞行器不确定性因素的影响和数学模型的不精确,提出了采用神经网络自适应补偿器补偿系统逆误差方案,设计了神经网络在线学习自适应控制结构,当气动参数发生摄动或系统受到干扰时,反馈误差学习结构能在线调整网络权值,使之逼近系统逆误差,动态消除逆误差对整个控制系统的影响。改善整个控制系统的性能,提高了系统的精度,保持了高带宽的要求。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 研究背景和意义1.2 国外发展现状1.3 国内发展现状1.4 本文主要研究内容和结构第二章 高超声速飞行器飞行特性和控制问题2.1 高超声速的飞行特性2.1.1 机体/发动机一体化结构的特点及其影响2.1.2 高超声速流的影响2.1.3 模型和参数的不确定性2.2 高超声速飞行器的高精度/高宽带控制技术难题2.3 高精度/高宽度控制技术的控制方法概述2.3.1 基于线性化确定性模型的飞行控制方法2.3.2 非线性动态逆控制2.3.3 鲁棒自适应控制2.4 高超声速飞行器纵向模型的气动特性分析2.4.1 高超声速飞行器纵向运动模型描述2.4.2 气动特性分析2.5 本章小结第三章 基于精确线性化的高超声速飞行器纵向逆飞行控制3.1 动态逆控制方法3.1.1 逆系统理论的基本概念3.1.2 伪线性系统及动态特性分析3.1.3 动态逆方法原理3.2 多变量控制系统的r 阶积分逆3.3 高超声速飞行器的逆系统设计3.4 本章小结第四章 高超声速飞行器高精度高带宽的研究4.1 二次型最优控制4.1.1 线性二次型问题4.1.2 状态反馈线性二次型问题4.2 基于遗传算法的最优控制参数优化4.2.1 遗传算法的概念4.2.2 标准遗传算法的结构和实现4.2.3 适应度函数和编码的选取4.3 二次型最优理论在高超声速纵向飞行控制中应用4.3.1 二次型最优控制器的设计4.3.2 遗传算法在控制参数优化中的应用4.4 本章小结第五章 高超声速飞行器不确定性因素的研究5.1 径向基函数神经网络5.2 自适应逆控制设计5.2.1 PD 控制器的设计5.2.2 径向基函数神经网络的设计5.2.3 仿真结果与分析5.3 本章小结第六章 本文展望与总结6.1 本文的主要工作和贡献6.2 有待进一步深化和开展的工作附录参考文献致谢在读期间发表的论文
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